Kusudi na matumizi ya capacitors. Kanuni ya uendeshaji wa capacitor Muundo wa capacitor na matumizi yao

Katika Mtini. Mchoro 4.11 unaonyesha mzunguko wa jenereta ya umeme iliyo na capacitor. Mara baada ya mzunguko kugeuka, voltmeter iliyounganishwa kwenye mzunguko itaonyesha voltage kamili ya jenereta. Sindano ya ammeter itawekwa kwa sifuri - hakuna sasa inaweza mtiririko kupitia insulation ya capacitor.

Lakini hebu tufuate kwa makini sindano ya ammeter wakati wa kugeuka capacitor isiyo na malipo. Ikiwa ammeter ni nyeti ya kutosha na capacitance ya capacitor ni kubwa, basi si vigumu kuchunguza oscillation ya sindano: mara baada ya kubadili, sindano itatoka sifuri, na kisha kurudi haraka kwenye nafasi yake ya awali.

Mchele. 4.11. Mzunguko wa jenereta ya umeme iliyo na capacitor

Uzoefu huu unaonyesha kwamba wakati capacitor iliwashwa (wakati wa malipo), sasa ilitoka kwenye mzunguko - mashtaka yalihamia ndani yake: elektroni kutoka kwa sahani iliyounganishwa na pole chanya ya chanzo iliyohamia kwenye sahani iliyounganishwa na pole hasi.

Mara tu capacitor inaposhtakiwa, harakati za malipo huacha.

Kwa kuzima jenereta na kuunganisha tena kwa capacitor, hatutatambua tena harakati ya sindano: capacitor inabakia kushtakiwa, na inapowashwa tena, hakuna harakati za malipo katika mzunguko.

Ili kutazama kupotoka kwa sindano tena, unahitaji kuzunguka jenereta kwa capacitor iliyotolewa. Ili kufikia mwisho huu, baada ya kuzima jenereta hapo awali, tunafunga sahani za capacitor na waya, na cheche itaruka kati ya vituo vya capacitor na waya iliyoletwa kwao, na hivyo kwa urahisi kuhakikisha kwamba wakati capacitor imetolewa, sasa. inapita tena katika mzunguko wake.

Ikiwa mzunguko unafanywa kwa waya ili njia ya mashtaka ipite kupitia ammeter, basi ni rahisi kuona kwamba sindano yake itapungua kwa ufupi. Kupotoka kwa mshale kunapaswa sasa kutokea, kwa kweli, kwa upande mwingine.

Baada ya kutekeleza capacitor, unaweza kurudia jaribio la kwanza - sindano ya ammeter itaonyesha tena kwamba malipo ya umeme yanasonga kwenye mzunguko wa capacitor (sasa inapita).

Hebu jaribu kuhesabu sasa inapita kwenye waya zilizounganishwa na capacitor.

Ikiwa kwa kipindi cha muda voltage ya capacitor huongezeka kwa , basi, wakati huo huo, malipo yake yataongezeka kwa

yaani, malipo ya capacitor huongezeka kwa bidhaa ya capacitance na ongezeko la voltage.

Tuseme kwamba voltage kwenye capacitor yenye uwezo huongezeka kwa 50 V kwa wakati wa moja ya kumi ya pili. Katika kesi hiyo, wakati huo huo, malipo kwenye sahani nzuri ya capacitor iliongezeka kwa

Lakini ili malipo hayo yapite kupitia waya kwa wakati c, wastani wa sasa lazima upite kati yao

Kuchaji capacitor kwa njia ya kupinga. Hebu fikiria kwamba jenereta yenye voltage ya mara kwa mara imeunganishwa kwa njia ya kupinga na upinzani kwa capacitor isiyo na uwezo na capacitance (Mchoro 4.12, a).

Kwa wakati wa awali, wakati capacitor bado haijashtakiwa, voltage yake ni sifuri.

Hii ina maana kwamba voltage yote ya chanzo huanguka kwenye upinzani R. Hii ina maana kwamba, kwa mujibu wa sheria ya Ohm, sasa itapita katika mzunguko.

Baada ya muda, kinyume chake, capacitor italipa, voltage yake itakuwa sawa na voltage ya jenereta, hakutakuwa na sasa katika mzunguko, na hakutakuwa na voltage kwenye kupinga.

Mchele. 4.12. a - malipo ya capacitor C kwa njia ya kupinga na upinzani Kwa upande wa kushoto ni mzunguko wa umeme, ambayo hutumia picha inayokubaliwa kwa ujumla ya capacitor upande wa kulia inavyoonyeshwa jinsi voltage kwenye capacitor "c inavyoongezeka kwa muda na jinsi ya sasa g hupungua polepole. Grafu hizi hujengwa kwa kudhaniwa kuwa capacitor yenye uwezo wa 100 µF inachajiwa kutoka kwa chanzo cha 100 V DC kupitia upinzani wa ohm 10,000. Katika kesi hii, malipo hutokea polepole sana. Ikiwa uwezo ungekuwa 1 µF tu na ukinzani 1 ohm, kila kitu kingetokea mara milioni haraka. Ili grafu zilizopewa zinafaa kwa kesi ya pili, ni muhimu kudhani kuwa wakati hauonyeshwa kwa sekunde, lakini kwa milioni ya sekunde (kwa ujumla, kwa R na C yoyote, maadili ya wakati. iliyoonyeshwa kwenye grafu inapaswa kuzidishwa na bidhaa ya C na R). Ikiwa voltage ya chanzo inabaki 100 V, basi maadili ya sasa lazima yaongezwe kwa sababu ya 10,000. Kwa mfano, wakati wa awali sasa itapita si 10 mA, lakini 100 A. Muda na asili ya mchakato hazitegemei voltage ya chanzo; b - kutokwa kwa capacitor C kwa njia ya kupinga na upinzani R. Mzunguko wa umeme unaonyeshwa upande wa kushoto. Baada ya malipo, capacitor inazima. Kwa upande wa kulia ni jinsi sasa ya capacitor na voltage inavyobadilika kwa muda. Grafu zimepangwa kwa kesi hiyo. Kupunguza uwezo na upinzani kwa 1 ohm kungeongeza kiwango cha kutokwa mara milioni. Awali; thamani ya sasa (pamoja na voltage ya awali bila kubadilika) ingeongezeka mara 10,000 na itakuwa 100 A badala ya 10 mA. Kwa thamani zingine za R na C, muda unaoonyeshwa kwenye grafu lazima uongezwe na bidhaa

Katika kesi hii, malipo ya capacitor lazima iwe sawa na

Hebu tuulize swali lifuatalo: ni haraka gani malipo ya mia moja ya coulomb yanaweza kutolewa kwa capacitor?

Ikiwa sasa katika mzunguko haukupungua, lakini ilibaki sawa, yaani, 10 mA, basi hii ingehitaji muda sawa na 1 s tu:

Lakini hebu tuchunguze ikiwa mkondo huo unaweza kutiririka kwa muda mrefu Ikiwa mkondo kama huo ulitiririka kwa robo ya pili, tayari ungetoa robo ya malipo kamili kwa capacitor, na kwa hivyo ingeongeza voltage yake hadi robo. jumla ya 100 V.

Lakini wakati voltage ya capacitor inapoongezeka hadi 25 V, sasa inapaswa kupungua hadi 7.5 mA. Kwa kweli, ikiwa voltage ya jenereta ni 100 V na voltage kwenye capacitor ni 25 V, basi tofauti kati yao inahesabiwa na kupinga.

Tena kwa mujibu wa sheria ya Ohm

Lakini sasa vile itachaji capacitor polepole zaidi kuliko sasa ya 10 mA bila malipo yake.

Kutokana na mjadala hapo juu ni wazi kuwa:

voltage kwenye capacitor itaongezeka, polepole kupungua;

ya sasa, ikiwa imefikia thamani yake ya juu wakati wa awali, basi hupungua hatua kwa hatua;

Uwezo mkubwa (zaidi ya malipo) na upinzani mkubwa wa mzunguko, polepole malipo ya capacitor.

Kutoa capacitor kwa kupinga. Ukizima jenereta na kufunga sahani za capacitor kwa njia ya kupinga na upinzani R, mchakato wa kuifungua utaanza. Katika Mtini. Mchoro 4.12, b inaonyesha curves ya sasa na ya voltage ya capacitor wakati wa kutokwa kwake.

Nishati ya shamba la umeme kwenye capacitor. Capacitor ya kushtakiwa ina kiasi fulani cha nishati iliyo katika uwanja wake wa umeme.

Hii inaweza kuhukumiwa na ukweli kwamba capacitor iliyoshtakiwa, iliyokatwa kutoka kwenye mtandao, ina uwezo wa kudumisha sasa ya umeme kwa muda fulani - hii inaweza pia kuhukumiwa na cheche inayozingatiwa wakati capacitors hutolewa.

Nishati iliyo katika capacitor hutolewa kwake wakati inachajiwa na jenereta. Kwa kweli, wakati wa malipo yake, mtiririko wa sasa katika mzunguko na voltage hutumiwa kwenye vituo vyake, ambayo ina maana kwamba nishati hutolewa kwake. Jumla ya nishati iliyohifadhiwa na capacitor inaweza kuonyeshwa kwa formula

Nishati ni sawa na nusu ya mraba ya mara voltage capacitance.

Ikiwa voltage inaonyeshwa kwa volts na capacitance katika farads, basi nishati itaonyeshwa kwa joules.

Kwa hivyo, nishati iliyohifadhiwa kwenye capacitor yenye uwezo wa 100 μF kwa voltage ya 1000 V,

Hii, bila shaka, sio nishati nyingi (nishati hii inachukuliwa na balbu ya 50 W kila sekunde). Lakini ikiwa capacitor itatoka haraka (sema, katika elfu moja ya sekunde), basi nguvu ya kutokwa kwa nishati inayosababishwa ni kubwa sana:

Kwa hiyo, ni wazi kwamba wakati capacitor kubwa inatolewa, sauti ni sawa na risasi ya bunduki.

Utoaji wa haraka wa nishati iliyohifadhiwa kwenye capacitor wakati mwingine hutumiwa kulehemu bidhaa ndogo za chuma.

Wakati capacitor inapotolewa kwenye kupinga, nishati iliyo katika capacitor ya umeme inabadilishwa kuwa joto kutoka kwa kupinga joto.

Utumiaji wa capacitors. Matumizi ya capacitors katika uhandisi wa umeme ni tofauti sana.

Hebu tutazame baadhi yao hapa.

1. Capacitors hutumiwa sana kwa madhumuni ya kutenganisha nyaya mbili kwa voltage moja kwa moja wakati wa kudumisha uhusiano kati yao kwa sasa mbadala. Capacitors hutenga voltage ya DC bila kuruhusu mkondo wa DC kupita. Wakati huo huo, mabadiliko kidogo katika voltage hubadilisha malipo yao na, kwa hiyo, hupita sambamba ya sasa ya mbadala kupitia kwao (Mchoro 4.13).

Mchele. 4.13. Kwa pembejeo ya mzunguko kati ya pointi a na b, voltage ya mara kwa mara na ndogo, ya kutofautiana kwa wakati hutumiwa - sura yake inafanana na ishara iliyopitishwa. Capacitor haipiti mkondo wa moja kwa moja (sambamba na). Voltage ndogo ya kubadilisha A inabadilisha malipo ya capacitor. Mzunguko wa malipo ya mtiririko huunda kushuka kwa voltage kwenye mzunguko wa juu wa upinzani. Kushuka kwa voltage hii ni karibu sana na thamani ya voltage ya AC Hivyo, voltage katika pato la mzunguko kati ya pointi c na d ni takriban sawa na

2. Vifaa vya kulainisha (vichungi ambavyo havipiti voltage mbadala) vinatokana na mali ya capacitor kupitisha sasa chini ya ushawishi wa voltage kubadilisha na si kuruhusu sasa kupita chini ya ushawishi wa voltage mara kwa mara. Katika Mtini. Mchoro 4.14 unaonyesha kifaa kama hicho - sasa mbadala hupita kupitia kontena ya kwanza na capacitor, lakini kwa sababu ya uwezo mkubwa wa capacitor, kushuka kwa voltage juu yake ni ndogo sana. Katika pato la mzunguko, voltage ni smoothed - ni karibu na mara kwa mara.

Kulainisha hata nguvu zaidi kunaweza kupatikana kwa kujumuisha koili za kufata neno L badala ya vipingamizi.

Mchele. 4.14. Kifaa cha kulainisha kilicho na R na C. Mabadiliko ya voltage kwenye pembejeo ya mzunguko haitumiwi kwa pato. Voltage ya pato iko karibu na mara kwa mara

Kama inavyoonyeshwa katika Sura. 2, wakati mabadiliko ya sasa yanapita, EMF inaingizwa ndani yao, kuzuia mabadiliko ya sasa. Kifaa kama hicho cha laini kinaonyeshwa kwenye Mtini. 4.15.

3. Katika Mtini. Mchoro 4.16 kinaonyesha kimkakati kifaa cha kuwasha mchanganyiko unaoweza kuwaka kwenye mitungi ya injini ya gari.

Mchele. 4.15. Kifaa cha kulainisha kilicho na L na C. Voltage hutumiwa kwa pembejeo, ambayo inabadilika sana kwa muda. Voltage ya mzigo ni karibu mara kwa mara

Sasa kutoka kwa betri hupita kupitia vilima vya msingi vya coil. Kwa wakati unaofaa unaingiliwa na mawasiliano maalum ya kusonga. Mabadiliko ya haraka ya sasa yanasababisha emf ya uingizaji wa pamoja katika upepo wa pili wa coil. Idadi ya zamu ya vilima vya sekondari ni kubwa sana, na sasa imevunjwa haraka. Kwa hiyo, EMF iliyosababishwa katika upepo wa sekondari inaweza kufikia 10-12,000 V. Katika voltage hii, kutokwa kwa cheche hutokea kati ya electrodes ya "mshumaa", kuwasha mchanganyiko wa kazi katika silinda. Usumbufu wa mawasiliano hutokea mara nyingi sana: kwa mfano, katika injini ya silinda nne, mapumziko ya mawasiliano hutokea kwa kila mapinduzi ya injini.

Katika mchoro katika Mtini. Mchoro 4.16 unaonyesha capacitor iliyounganishwa kwenye vituo vya kuvunja.

Hebu tueleze kusudi lake.

Kwa kutokuwepo kwa capacitor, mapumziko ya mzunguko yatafuatana na uundaji wa cheche kati ya mawasiliano ya mvunjaji.

Mchele. 4.16. Mchoro wa saketi inayotumika kuwasha kwa umeme mchanganyiko unaoweza kuwaka kwenye mitungi ya injini ya gari: - kivunja. Chini ni sehemu ya msalaba ya silinda iliyo na bastola, ambayo juu yake mchanganyiko wa hewa na petroli huwashwa na cheche ya umeme inayoruka kati ya elektroni za cheche.

Bila kutaja ukweli kwamba cheche inayoonekana mara kwa mara ingesababisha haraka kuvaa kwa mawasiliano, uwepo wa cheche huzuia kuvunja mkali kwa sasa: ya sasa, baada ya mawasiliano kujitenga, bado inabaki kufungwa kupitia cheche na hatua kwa hatua hupungua. hadi sifuri.

Ikiwa capacitor imeunganishwa kati ya mawasiliano ya mvunjaji (kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4.16), picha itakuwa tofauti. Wakati mawasiliano yanapoanza kutofautiana, mzunguko wa sasa hauvunja - sasa inafunga kupitia capacitor bado haijashtakiwa. Lakini capacitor haraka inachaji, na mtiririko zaidi wa sasa hauwezekani.

Voltage kwenye capacitor iliyoshtakiwa inaweza kuzidi sana 12 V, kwani kupungua kwa sasa katika vilima vya msingi vya coil husababisha emf kubwa ya kujiingiza ndani yake.

Pamoja na hayo, cheche haifanyiki tena kati ya mawasiliano ya mhalifu, kwani kwa wakati huu mawasiliano ya mvunjaji yana wakati wa kusonga mbali vya kutosha kutoka kwa kila mmoja.

Wakati mawasiliano ya mhalifu yamefungwa tena, capacitor itatokwa haraka na itakuwa tayari kutumika wakati anwani zinafungua tena.

Kwa hivyo, capacitor inalinda mawasiliano kutokana na kuchoma na inaboresha uendeshaji wa mfumo wa kuwasha.

Katika mchoro katika Mtini. 4.16, upinzani wa ziada unaweza kushikamana karibu na capacitor. Kusudi lake litakuwa wazi baada ya kuzingatia oscillations ya umeme katika mfumo wa inductance-capacitor.

Mchele. 4.17. Utekelezaji wa capacitor katika inductance. Oscillations ya umeme hutokea katika mzunguko huo (ona Mchoro 4.18)

4. Moja ya maombi muhimu sana ya capacitors ni katika mzunguko wa sasa wa kubadilisha (kuboresha "cosine phi"). Inajadiliwa katika Sura. 6.

Matumizi ya capacitors katika nyaya za oscillatory za jenereta ni ilivyoelezwa katika Sura. 8.

Maombi haya ya capacitors yanategemea kushuka kwa umeme katika mfumo wa LC (inductance na capacitance).

Utekelezaji wa capacitor katika inductance. Mitetemo ya umeme. Hebu fikiria kile kinachotokea ikiwa capacitor ya kushtakiwa imeunganishwa na coil ambayo ina inductance na upinzani mdogo sana (Mchoro 4.17).

Hebu tuchukue capacitor C, kushtakiwa kwa voltage katika uwanja wake wa umeme, wakati nishati huhifadhiwa

Tunaunganisha capacitor kwa coil inductive. Kwa wazi, capacitor itaanza kutekeleza. Hata hivyo, kutokana na emf inayojitokeza ya kujitegemea, sasa katika coil huongezeka hatua kwa hatua (§ 2.16 na 2.18). Ya sasa hapo awali ilikuwa sifuri, lakini hatua kwa hatua inaongezeka. Wakati sasa inapita, capacitor hutoka; mvutano wake unapungua.

Lakini tunajua kwamba kiwango cha kupanda kwa sasa - au kwa ujumla kiwango cha mabadiliko ya sasa - katika inductance ni sawia na voltage kutumika kwa hiyo (kuzingatia kwa makini, ikiwa ni lazima, § 2.16).

Wakati voltage kwenye capacitor inapungua, kiwango cha kupanda kwa sasa kinapungua.

Tulisema kwamba kiwango cha kupanda kwa sasa kinapungua, lakini hii haimaanishi kabisa kwamba sasa yenyewe inapungua.

Mchele. 4.18. Mabadiliko katika voltage kwenye capacitor na sasa ya kutokwa katika mzunguko unaoonyeshwa kwenye Mtini. 4.17. Thamani za sasa na za voltage zilizotolewa hapa zinalingana na kutokwa kwa capacitor yenye uwezo wa C = 4 μF, iliyochajiwa awali kwa voltage. Coil inductance L = 1.6 mH. Data hizi zinalingana na kipindi

Hakika, fikiria grafu za voltage ya capacitor na sasa iliyotolewa kwenye Mtini. 4.18.

Mara ya kwanza, sasa ilikuwa sifuri, lakini iliongezeka haraka sana (hii inaweza kuonekana kutoka kwa mwinuko wa kupanda kwa mstari wa curve unaoonyesha utegemezi wa sasa kwa wakati). Mwishoni mwa kutokwa kwa capacitor, wakati voltage yake ikawa sifuri, sasa iliacha kuongezeka - ilifikia thamani yake ya juu na haizidi kuongezeka zaidi.

Tunaweza kueleza haya yote kwa equation ifuatayo:

Voltage kwenye capacitor daima ni sawa na voltage kwenye inductance, sawa na kiwango cha kupanda kwa sasa kinachozidishwa na inductance L.

Capacitor imetolewa.

Nishati iliyo katika uwanja wa umeme wa capacitor imeondoka kwenye capacitor. Lakini alienda wapi?

Katika tukio la kutokwa kwa capacitor katika upinzani, nishati inabadilishwa kuwa joto la upinzani wa joto. Lakini katika mfano tunaozingatia sasa, upinzani wa mzunguko haukubaliki (tulipuuza kabisa). Nishati iliyomo kwenye capacitor iko wapi sasa?

Nishati iliyohamishwa kutoka kwa uwanja wa umeme wa capacitor hadi uwanja wa sumaku wa inductance.

Kwa kweli, mwanzoni mwa mchakato hapakuwa na sasa katika inductance; wakati sasa katika inductance ilifikia thamani, nishati ilionekana katika uwanja wake wa magnetic

Kulingana na sheria ya uhifadhi wa nishati, si vigumu kupata thamani ya juu ambayo inapatikana kwa sasa kwa sasa voltage kwenye capacitor inakuwa sifuri.

Kwa wakati huu, hakuna nishati katika capacitor, ambayo ina maana kwamba nishati zote zilizohifadhiwa hapo awali zimegeuka kuwa nishati ya shamba la magnetic. Kusawazisha misemo yao, tunapata

Kwa wazi, wakati wowote kwa wakati, wakati voltage kwenye capacitor ni chini ya na sasa ni chini ya, jumla ya nishati ni sawa na jumla ya nishati ya mashamba ya umeme na magnetic:

Jumla ya nishati hii ni sawa na hifadhi ya awali ya nishati. Wacha tuangalie kile ambacho kimesemwa juu ya nambari hizo ambazo ni rahisi kupata kutoka kwa grafu iliyoonyeshwa kwenye Mtini. 4.18.

Kila mgawanyiko kando ya mhimili wa wakati unafanana na 50 μs (microseconds). Wacha tupate kutoka kwa grafu maadili ya sasa na voltage kwa wakati wa 50 μs. Wao ni takriban sawa

Hii ina maana kwamba nishati ya uwanja wa umeme kwa wakati huu ni

Nishati ya shamba la sumaku wakati huo huo ni sawa na

Jumla ya nishati kwa wakati huu kwa wakati (kama ilivyo kwa nyingine yoyote) ni sawa na nishati iliyomo kwenye capacitor:

Kwa hiyo, tumeelezea kile kinachotokea wakati wa muda inachukua kwa capacitor kutokwa kabisa.

Katika Mtini. 4.18 hii inafanana na mikondo ya sasa na ya voltage inayohusiana na muda ulioonyeshwa na nambari I (muda kutoka 0 hadi 125 μs).

Lakini jambo hilo haliishii hapo. Ingawa capacitor imetolewa kabisa, sasa kubwa inapita kwenye mzunguko. Sasa hii haiwezi kutoweka mara moja, kwani kuwepo kwake kunahusishwa na nishati ya shamba la magnetic.

Sasa hii inaendelea mtiririko katika mzunguko na recharges capacitor: inaendelea kubeba elektroni mbali na sahani hasi na uhamisho wao kwa sahani chanya, au tuseme, kuhamisha yao kutoka sahani kwamba walikuwa hasi kwa sahani kwamba walikuwa chanya. Ishara ya malipo kwenye sahani sasa inabadilika.

Voltage inaonekana kwenye capacitor, kuzuia mtiririko zaidi wa sasa, na sasa hatua kwa hatua huanza kupungua.

Mwishoni mwa muda ulioonyeshwa na nambari ya II (wakati wa 250 μs), matone ya sasa hadi sifuri. Lakini kwa wakati huu capacitor itakuwa tena kushtakiwa kikamilifu; nishati yote iliyoingia kwenye uwanja wa sumaku sasa imegeuka kuwa nishati ya uwanja wa umeme.

Ya sasa ni sifuri. Capacitor ina voltage sawa na mwanzoni (tu ya ishara tofauti). Kila kitu huanza tena, kama ilivyoelezwa: capacitor huanza kutekeleza, sasa huanza kuongezeka, nk.

Tofauti pekee ni katika ishara ya voltage kwenye capacitor na, ipasavyo, katika mwelekeo wa sasa: sasa inabakia hasi kwa muda ulioonyeshwa na namba III na IV.

Mwishoni mwa muda wa IV (yaani baada ya 500 μs kupita), kila kitu kitarudi kwenye hali yake ya awali - capacitor ni chaji chanya na hakuna sasa.

Kuanzia wakati huu na kuendelea, kila kitu kinarudia tena.

Picha inayozingatiwa inawakilisha oscillations ya umeme katika mzunguko wa LC.

Wakati unaohitajika kwa kila kitu kurudi kwenye hali yake ya awali baada ya kuanza kwa kutokwa huitwa kipindi (T).

Kwa maadili ya uwezo na inductance ambayo grafu kwenye Mtini. 4.18, kipindi kimoja ni 500 μs. Kadiri inductance na capacitance inavyozidi, ndivyo muda wa oscillation unavyoongezeka.

Uhusiano kati ya idadi hizi tatu unaonyeshwa na usawa

Oscillations inayozingatiwa inaitwa bure (kinyume na kulazimishwa), kwa kuwa hutokea kwa kukosekana kwa chanzo cha ziada cha nishati ambacho kinaweza kusababisha mabadiliko ya voltage kulingana na sheria nyingine.

Mabadiliko kama haya yatajadiliwa hapa chini, katika Sura. 5 na 6. Yafuatayo yataonyeshwa hapo: chanzo kimoja (jenereta) hutoa voltage ambayo inatofautiana kulingana na sheria sawa na ile iliyoonyeshwa kwenye Mtini. 4.18, na ikiwa inductor imeunganishwa kwenye chanzo, basi sasa itapita ndani yake

hapa kuna maadili ya juu zaidi ya voltage inayobadilika na ya sasa; - thamani sawa na nambari iliyogawanywa na kipindi cha oscillation:

Tulichunguza oscillations ambayo hutokea wakati capacitor inatolewa, kupuuza upinzani wa mzunguko. Kwa kweli, katika mzunguko wowote wa oscillatory upinzani hauwezi kuchukuliwa kuwa sifuri.

Uwepo wa upinzani mdogo katika mzunguko husababisha kupungua kwa taratibu kwa oscillations, kwa kuwa nishati ya uwanja wa umeme hutolewa katika upinzani - inageuka kuwa joto kwa mujibu wa sheria ya Joule-Lenz.

Mchele. 4.19. Utoaji wa oscillatory uliopungua. Grafu iliyotolewa ya voltage kwenye capacitor inafanana na data:, voltage ya awali kwenye capacitor.

Kwa hiyo, kila wakati nishati yote imejilimbikizia tena kwenye uwanja wa umeme wa capacitor, voltage kwenye capacitor inageuka kuwa chini:

Katika Mtini. Mchoro 4.19 inaonyesha curve ya voltage kwenye capacitor katika mzunguko wa RLC (yaani, katika mzunguko ulio na, pamoja na inductance na capacitance, pia upinzani).

Ikiwa upinzani katika mzunguko ni mkubwa wa kutosha, oscillations haifanyiki kabisa. Utoaji wa capacitor hutokea, kama wanasema, mara kwa mara. Utoaji kama huo unaonyeshwa kwenye Mtini. 4.20. Utekelezaji unaweza kufanywa aperiodic na kwa kuunganisha kupinga kwa sambamba na capacitor.

Dhana ya matumizi mbalimbali ya mfumo wa oscillatory (mzunguko wa oscillatory) itatolewa katika Sura. 6 na 8.

Mchele. 4.20. Utoaji wa capacitor ya Aperiodic. Grafu inaonyesha voltage na sasa katika mzunguko wa capacitor na inductance sawa na capacitance (L = 1.6 MH, C = 4 μF) na kwa upinzani wa mzunguko wa 64 Ohms.

Kwa sasa tutajiwekea kikomo kwa kusema kwamba uwepo wa capacitor kati ya mawasiliano ya mvunjaji kwenye gari (Mchoro 4.16) inaweza kutumika kama chanzo cha oscillations ambayo huingilia kati mapokezi ya redio. Oscillations hizi zinaweza "damped" ikiwa upinzani wa ziada huletwa (kwa mujibu wa mchoro kwenye Mchoro 4.20).

Aina zote za capacitors zina muundo sawa wa msingi; ina sahani mbili za conductive (sahani), ambazo malipo ya umeme ya miti ya kinyume hujilimbikizia, na safu ya nyenzo za kuhami joto kati yao.

Vifaa vinavyotumiwa na ukubwa wa sahani na vigezo tofauti vya safu ya dielectric huathiri mali ya capacitor.

Uainishaji

Capacitors imegawanywa katika aina kulingana na mambo yafuatayo.

Kusudi

• Kusudi la jumla . Hii ni aina maarufu ya capacitor kutumika katika umeme. Hakuna mahitaji maalum kwao.
• Maalum . Capacitors vile wameongeza kuegemea kwa voltage fulani na vigezo vingine wakati wa kuanza motors umeme na vifaa maalum.

Mabadiliko ya uwezo

• Uwezo wa kudumu . Hawana uwezo wa kubadilisha uwezo.
• Uwezo unaobadilika . Wanaweza kubadilisha thamani ya capacitance wakati inakabiliwa na joto, voltage, au marekebisho ya nafasi ya sahani. Capacitors zinazoweza kubadilika ni pamoja na:
  Trimmer capacitors hazikusudiwa kwa operesheni inayoendelea inayohusishwa na urekebishaji wa uwezo wa haraka. Wanatumikia tu kwa usanidi wa wakati mmoja wa vifaa na marekebisho ya mara kwa mara ya uwezo.
  Nonlinear capacitors kubadilisha uwezo wao chini ya ushawishi wa joto na voltage kulingana na grafu isiyo ya kawaida. Capacitors ambao capacitance inategemea voltage inaitwa variconda , kutoka joto - capacitors ya joto .

Mbinu ya ulinzi

• Bila ulinzi fanya kazi chini ya hali ya kawaida, usiwe na ulinzi wowote.
• Imelindwa Capacitors hufanywa katika nyumba iliyohifadhiwa, ili waweze kufanya kazi katika unyevu wa juu.
• Isiyo na maboksi kuwa na mwili wazi na sio maboksi kutokana na kuwasiliana iwezekanavyo na vipengele mbalimbali vya mzunguko.
• Imetengwa Capacitors hufanywa katika nyumba iliyofungwa.
• Imeunganishwa kuwa na mwili uliojaa vifaa maalum.
• Imetiwa muhuri kuwa na nyumba iliyofungwa, iliyotengwa kabisa na mazingira ya nje.

Aina ya ufungaji

• Imewekwa imegawanywa katika aina kadhaa;
  - matokeo ya mkanda;
  - screw msaada;
  - electrodes pande zote;
  - miongozo ya radial au axial.
• Capacitors na vituo vya screw vifaa na nyuzi kwa ajili ya kuunganishwa kwa mzunguko, kutumika katika nyaya za nguvu. Ni rahisi kurekebisha hitimisho vile kwenye radiators za baridi ili kupunguza mizigo ya joto.
• Capacitors Na vituo vya kuingia ni maendeleo mapya, hujitokeza wakati yamewekwa kwenye ubao. Hii ni rahisi sana kwani hakuna haja ya kutumia soldering.
• Capacitors iliyoundwa kwa ajili ya ufungaji wa uso, kuwa na kipengele cha kubuni: sehemu za nyumba ni miongozo.
• Uwezo kwa ufungaji wa uchapishaji iliyotengenezwa kwa pini za pande zote kwa ajili ya kuwekwa kwenye ubao.

Kulingana na nyenzo za dielectric

Upinzani wa insulation kati ya sahani hutegemea vigezo vya nyenzo za kuhami. Hasara zinazoruhusiwa na vigezo vingine pia hutegemea hii. Hebu fikiria aina za capacitors ambazo zina vifaa vya dielectric tofauti.

• Capacitors na kizio isokaboni kutoka keramik ya kioo, enamel ya kioo, mica. Nyenzo za dielectric zimefungwa na mipako ya chuma au foil.
• Mzunguko wa chini capacitors ni pamoja na nyenzo za kuhami kwa namna ya filamu za kikaboni dhaifu za polar, ambazo hasara za dielectric hutegemea mzunguko wa sasa.
• Mifano ya juu ya mzunguko vyenye filamu za fluoroplastic na polystyrene.
• Miundo ya Pulse ya Juu ya Voltage kuwa na insulator iliyofanywa kwa vifaa vya pamoja.
• Katika capacitors DC voltage I polytetrafluoroethilini, karatasi, au nyenzo iliyojumuishwa hutumiwa kama dielectri.
• Voltage ya chini mifano hufanya kazi kwa voltages hadi 1.6 kV.
• Voltage ya juu mifano hufanya kazi kwa voltages juu ya 1.6 kV.
• Dosimetric capacitors hutumiwa kufanya kazi na sasa ya chini, kuwa na kutokwa kwa kujitegemea na upinzani wa juu wa insulation.
• Kukandamiza kelele capacitors hupunguza kuingiliwa kutokana na uwanja wa sumakuumeme na kuwa na inductance ya chini.
• Uwezo na kizio cha kikaboni imetengenezwa kwa karatasi ya condenser na filamu mbalimbali.
• Utupu, hewa, kujazwa kwa gesi capacitors wana hasara ya chini ya dielectric, hivyo hutumiwa katika vifaa na masafa ya juu.

Umbo la sahani

• Mviringo.
• Gorofa.
• Silinda.

Polarities

• Electrolytic capacitors huitwa capacitors oksidi. Wakati wa kuwaunganisha, ni lazima kuchunguza polarity ya vituo. Vipimo vya kielektroniki vina dielectri inayojumuisha safu ya oksidi iliyoundwa kielektroniki kwenye anode ya tantalamu au alumini. Cathode ni electrolyte katika fomu ya kioevu au gel.
• Isiyo ya polar capacitors inaweza kuingizwa katika mzunguko bila kuchunguza polarity.

Vipengele vya kubuni

Sio aina zote za capacitors zilizojadiliwa hapo juu zinajulikana sana. Kwa hiyo, hebu tuchunguze kwa undani zaidi vipengele vya kubuni vya aina zinazotumiwa zaidi za capacitors.

Aina za hewa za capacitors

Hewa hutumiwa kama dielectric. Aina hizi za capacitors zimejithibitisha wenyewe wakati wa kufanya kazi kwa masafa ya juu, kama capacitors za kurekebisha na uwezo wa kutofautiana. Sahani ya kusonga ya capacitor ni rotor, na sahani ya stationary inaitwa stator. Wakati sahani zinahamishwa kulingana na kila mmoja, jumla ya eneo la makutano ya sahani hizi na uwezo wa capacitor hubadilika. Hapo awali, capacitors vile walikuwa maarufu sana katika kupokea redio kwa ajili ya kurekebisha vituo vya redio.

Kauri

Capacitors vile hufanywa kwa namna ya sahani moja au zaidi iliyofanywa kwa keramik maalum. Sahani za chuma zinatengenezwa kwa kunyunyiza safu ya chuma kwenye sahani ya kauri, kisha kuiunganisha na miongozo. Nyenzo za kauri zinaweza kutumika na mali tofauti.

Tofauti yao imedhamiriwa na anuwai nyingi za dielectric. Inaweza kufikia makumi ya maelfu ya faradi kwa kila mita, na inapatikana tu kwa aina hii ya chombo. Kipengele hiki cha capacitors kauri inakuwezesha kuunda maadili makubwa ya uwezo ambayo yanalinganishwa na capacitors electrolytic, lakini polarity ya uhusiano sio muhimu kwao.

Keramik ina utegemezi usio na mstari, tata wa mali kwenye voltage, mzunguko na joto. Kutokana na ukubwa mdogo wa nyumba, aina hizi za capacitors hutumiwa katika vifaa vya compact.

Filamu

Katika mifano kama hiyo, filamu ya plastiki hufanya kama dielectric: polycarbonate, polypropen au polyester.

Sahani za capacitor hupunjwa au kufanywa kwa namna ya foil. Nyenzo mpya ni sulfidi ya polyphenylene.

Vigezo vya capacitors za filamu

• Inatumika kwa nyaya za resonant.
• Uvujaji wa chini kabisa wa sasa.
• Uwezo mdogo.
• Nguvu ya juu.
• Kuhimili sasa ya juu.
• Inakabiliwa na kuvunjika kwa umeme (kuhimili voltage ya juu).
• Joto la juu zaidi la kufanya kazi ni hadi digrii 125.

Polima

Mifano hizi hutofautiana na mizinga ya electrolytic mbele ya nyenzo za polymer, badala ya filamu ya oksidi kati ya sahani. Hawana chini ya uvujaji wa malipo na uvimbe.

Vigezo vya polymer hutoa sasa muhimu ya mapigo, mgawo wa joto wa mara kwa mara, na upinzani mdogo. Miundo ya polima inaweza kuchukua nafasi ya mifano ya elektroliti katika vichungi vya vyanzo vya mapigo na vifaa vingine.

Electrolytic

Capacitors ya electrolytic hutofautiana na mifano ya karatasi katika nyenzo za dielectric, ambayo ni oksidi ya chuma iliyoundwa na njia ya electrochemical kwenye sahani nzuri.

Sahani ya pili inafanywa kwa electrolyte kavu au kioevu. Electrodes kawaida hutengenezwa kwa tantalum au alumini. Vyombo vyote vya electrolytic vinachukuliwa kuwa polarized, na vinaweza kufanya kazi kwa kawaida tu kwa voltage ya mara kwa mara kwenye polarity fulani.

Ikiwa polarity haijazingatiwa, mchakato wa kemikali usioweza kurekebishwa unaweza kutokea ndani ya chombo, ambayo itasababisha kushindwa kwake, au hata mlipuko, kwani gesi itatolewa.

Electrolytic ni pamoja na supercapacitors, ambayo huitwa ionistors. Wana uwezo mkubwa sana, kufikia maelfu ya Farad.

Tantalum electrolytic

Muundo wa elektroliti za tantalum una upekee katika elektrodi ya tantalum. Dielectric ina pentoksidi ya tantalum.

Chaguo

• Uvujaji wa sasa usio na maana, tofauti na aina za alumini.
• Ukubwa mdogo.
• Kinga kwa mvuto wa nje.
• Upinzani wa chini wa kazi.
• Unyeti mkubwa katika kesi ya uunganisho usio sahihi wa nguzo.

Alumini electrolytic

Terminal chanya ni electrode ya alumini. Trioksidi ya alumini ilitumika kama dielectri. Zinatumika katika vizuizi vya kunde na ni chujio cha pato.

Chaguo

• Uwezo mkubwa.
• Uendeshaji sahihi tu kwa masafa ya chini.
• Kuongezeka kwa uwiano wa uwezo kwa ukubwa: Aina zingine za capacitor zingekuwa na saizi kubwa kwa uwezo mmoja.
• Uvujaji mkubwa wa sasa.
• Inductance ya chini.

Karatasi

Dielectric kati ya sahani za foil ni karatasi maalum ya capacitor. Katika vifaa vya elektroniki, aina za karatasi za capacitors kawaida hufanya kazi katika mizunguko ya juu na ya chini.

Capacitors ya karatasi ya chuma kuwa na mshikamano, uwezo maalum wa juu, insulation ya ubora wa juu ya umeme. Muundo wao hutumia uwekaji wa chuma cha utupu kwenye dielectri ya karatasi badala ya foil.

Capacitors ya karatasi hawana nguvu ya juu ya mitambo. Katika suala hili, ndani yake huwekwa kwenye kesi ya chuma, ambayo inalinda kifaa chake.

Capacitors, pamoja na resistors, ni moja ya vipengele vya kawaida katika uhandisi wa redio na vifaa vya elektroniki. Kuna kivitendo hakuna vifaa ambavyo havitumii capacitors. Kwanza kabisa, capacitors hutumiwa kama vichungi katika viboreshaji na vidhibiti vya voltage (ugavi wowote wa umeme una capacitors). Capacitors inakuwezesha kuunda vipindi vya muda wa kasi ya shutter inayohitajika na mzunguko katika nyaya za analog za jenereta mbalimbali.

Mfano wa kwanza wa capacitor ya kisasa ilionekana katikati ya karne ya 18 huko Uholanzi. Peter van Musschenbroek katika majaribio yake alitumia jarida la kioo lililowekwa ndani na nje na karatasi ya bati (alumini haikutumiwa siku hizo), malipo ambayo yalifanywa na mashine ya electrophore (chanzo pekee cha sasa cha umeme katika siku hizo). Kifaa hiki baadaye kitaitwa jarida la Leyden.

Kielelezo cha 1

Muundo wa capacitor ya kisasa ni sawa na jarida la Leyden: sahani mbili zilizo na dielectric kati yao. Uwezo wa capacitor ya sahani inayofanana (iliyopimwa katika Farads) inategemea eneo la sahani (S), umbali kati ya sahani (d) na mara kwa mara ya dielectric ya kati (ε). Sura ya kijiometri ya sahani za capacitor inaweza kuwa tofauti: kwa capacitors ya chuma-karatasi, sahani zinafanywa kwa namna ya foil ya alumini iliyovingirwa pamoja na dielectric kwenye mpira mmoja.

Kielelezo cha 2

Njia iliyotolewa ya kuhesabu uwezo wa capacitors inatuwezesha kuhitimisha kuwa waendeshaji wawili walio karibu wana uwezo wa umeme. Mali hii ya waendeshaji hutumiwa sana katika teknolojia ya juu-frequency, na capacitors kufanywa kwa namna ya nyimbo kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa au kwa namna ya waendeshaji wawili.

Mbali na capacitance C, cable yoyote ina sifa ya upinzani wa umeme R. Kama inavyojulikana, mlolongo wa RC hufanya kama kiungo cha kuunganisha katika nyaya za elektroniki (Mchoro 3). Wakati ishara ya pulsed inapoingia, ishara ya pato inapotoshwa au, kwa ishara za nguvu ndogo, inaweza kutoweka tu.

Kielelezo cha 3

Kutoka kwa historia: jaribio la kwanza la kuanzisha muunganisho wa Atlantiki lilifanywa mnamo 1857. Walakini, wanasayansi hawakuzingatia upotoshaji wa ishara unaowezekana ambao unaweza kutokea kwenye kebo yenye urefu wa zaidi ya kilomita 4,000. Matokeo yake, msimbo wa telegrafu katika mfumo wa dots na dashi, lakini kimsingi mapigo yale yale ya mstatili, yalipotoshwa hivi kwamba haikuwezekana kutangaza ujumbe kwa upande mwingine. Ilikuwa tu mwaka wa 1865 ambapo W. Thompson alipendekeza teknolojia ya kupeleka ishara kwa umbali mrefu.

Dielectric mara kwa mara ya kati ε na kuvuja sasa

Kuongezeka kwa dielectric mara kwa mara ε, kulingana na formula ya kuhesabu uwezo wa capacitor, itajumuisha ongezeko la uwezo wa capacitor. Katika hali nyingi, lavsan, polyethilini au hewa tu hutumiwa kama dielectri katika capacitors. Ikiwa unabadilisha dielectri hizi, kwa mfano, na pombe au acetone, ambayo mara kwa mara ya dielectric ni ya juu zaidi, basi uwezo wa capacitor utaongezeka kwa 15 ... mara 20. Walakini, dielectri zilizo na upenyezaji wa juu zina conductivity ya juu, ambayo inathiri wakati wa kutokwa kwa capacitor kupitia yenyewe. Ili kuelezea mali hii ya capacitors, neno la kuvuja sasa lilianzishwa. Kwa hiyo, dielectrics katika capacitors ni sifa si tu kwa conductivity dielectric, lakini pia kwa kuvuja sasa.

Electrolytic capacitors

Vipimo vya umeme vina uwezo maalum wa juu zaidi kati ya aina zote za capacitors. Uwezo wa vipengele vile unaweza kufikia 100,000 μF, na voltage ya uendeshaji inaweza kuwa hadi 600 V. Capacitors ya electrolytic hutumiwa katika nyaya za chini-frequency na filters za vifaa vya nguvu. Uwezo mkubwa wa capacitors electrolytic pia unamaanisha vipimo muhimu vya vipengele vile (Mchoro 4).

Kielelezo cha 4

Capacitors electrolytic inaweza kuhifadhi nishati kusanyiko kwa miaka kadhaa, lakini ni nyeti kabisa kwa overvoltages iwezekanavyo katika mzunguko. Katika viwango vya juu vya voltage au matumizi yasiyofaa (kuunganisha capacitor ya kawaida ya electrolytic kwenye mzunguko wa AC), capacitors joto na kisha kulipuka tu. Capacitors ya zamani ya Soviet huathirika sana na milipuko.

Kanuni ya uendeshaji wa capacitors

Hebu tuangalie kanuni za msingi za uendeshaji wa capacitor kwa kutumia mzunguko rahisi kama mfano (Mchoro 5). Ni bora kutumia capacitor ya elektroliti yenye uwezo wa juu kama capacitor.

Kielelezo cha 5

Uendeshaji wa mzunguko: kwanza unahitaji malipo ya capacitor kutoka kwa chanzo cha nguvu kwa njia ya kupinga R (grafu ya malipo ya capacitor inavyoonekana kwenye Mchoro 6). Voltage ya malipo huongezeka kwa kasi, na sasa ya malipo hupungua kwa kasi. Wakati wa malipo kamili ya capacitor imedhamiriwa na bidhaa ya capacitance ya capacitor yenyewe C, thamani ya upinzani R na sehemu ya mara kwa mara (kwa mfano chini ya kuzingatia t = 5 * C * R = 5 * 500 * 0.002 = 5 sekunde). Ifuatayo, kubadili SA huhamishwa kwenye nafasi ya pili, ambayo inafanana na kutokwa kwa capacitor kupitia mzigo (taa ya incandescent). Grafu ya kutokwa kwa capacitor imeonyeshwa kwenye Mchoro 7.

Kielelezo cha 6

Kielelezo cha 7

Hebu fikiria mzunguko mwingine wa kuunganisha capacitor (Mchoro 8). Anwani ya SA inapofungwa, mwanga wa EL utawaka kwa muda mfupi. Kufunga mawasiliano tena haitasababisha flash, kwani capacitor tayari imeshtakiwa.

Kielelezo cha 8

Capacitors katika vifaa vya nguvu

Vifaa vyote vya elektroniki vinahitaji voltage ya mara kwa mara kwa nguvu na kufanya kazi. Ugavi wowote wa nguvu una transformer, rectifier (nusu-wimbi au wimbi kamili) na chujio (Mchoro 9).

Kielelezo cha 9

Uteuzi wa capacitor inayohitajika kwa mizunguko iliyoonyeshwa inaweza kufanywa kulingana na uhusiano ufuatao:

Kwa kirekebisha wimbi kamili

C = Po / 2∙U∙f∙dU

Ambapo C ni uwezo wa capacitor F, Po ni nguvu ya mzigo W, U ni voltage kwenye pato la rectifier B, f ni mzunguko wa voltage alternating Hz, dU ni amplitude ya ripple V.

Kwa nusu ya kurekebisha wimbi

C = Po / U∙f∙dU

Kwa kirekebishaji cha awamu tatu

C = Po / 3∙U∙f∙dU

Supercapacitor - ionistor

Ionistor ni darasa jipya la capacitors electrolytic (Mchoro 10).

Kielelezo cha 10

Ionistors ni sawa katika sifa zao kwa betri za kawaida. Kifaa kama hicho huchaji kwa dakika chache, na maisha yake ya huduma yanaweza kuzidi masaa 40,000.

Kipengele kikuu cha capacitors electrolytic, kwa hakika, ni kwamba wana uwezo mkubwa na badala ya vipimo vidogo ikilinganishwa na wengine.

Capacitors za alumini zinazotumiwa sana zina mali maalum ikilinganishwa na zingine ambazo zinapaswa kuzingatiwa wakati wa kuzitumia.

Kutokana na ukweli kwamba sahani za alumini za capacitors electrolytic zimepigwa ili kuwekwa kwenye nyumba ya cylindrical, inductance hutengenezwa. Inductance hii haifai katika hali nyingi. Pia, capacitors ya elektroliti ya alumini ina kinachojulikana kama upinzani wa mfululizo sawa (ESR au kwa mtindo wa kigeni, ESR). Chini ya ESR ya capacitor, ni bora zaidi na inafaa zaidi kwa uendeshaji katika nyaya ambapo uchujaji wa ripple ya juu-frequency inahitajika. Mfano unaweza kuwa usambazaji wa umeme wa kawaida kwa kompyuta au adapta ya nguvu ya kompyuta ndogo.

Vibanishi vya kielektroniki hutumika hasa kulainisha viwimbi vya sasa katika saketi za kirekebishaji cha AC. Kwa kuongeza, hutumiwa kikamilifu katika teknolojia ya uzazi wa sauti ili kutenganisha sasa ya pulsating (mzunguko wa sauti ya sasa + sehemu ya mara kwa mara) katika sehemu ya moja kwa moja na ya kubadilishana ya sasa ya mzunguko wa sauti, ambayo hulishwa kwa hatua inayofuata ya amplification. Vile capacitors huitwa kujitenga capacitors.

Katika mazoezi ya ukarabati, unaweza kukutana na malfunction wakati capacitor ya kutenganisha "inakauka" na, kwa hiyo, inapoteza uwezo wake wa awali. Wakati huo huo, hutenganisha vibaya sasa mzunguko wa sauti kutoka kwa moja ya kupiga na haipitishi ishara ya sauti kwa hatua inayofuata ya ukuzaji. Amplitude ya ishara ya sauti katika hatua ya amplification sambamba imepunguzwa kwa kasi au upotovu mkubwa huletwa. Kwa hiyo, wakati wa kutengeneza amplifiers na vifaa vingine vya kuzalisha sauti, ni vyema kuangalia kwa uangalifu utumishi wa capacitors ya kutengwa kwa electrolytic.

Kutokana na ukweli kwamba capacitors electrolytic wana polarity, voltage ya mara kwa mara lazima ihifadhiwe kwenye sahani zao wakati wa operesheni. Hii ni hasara yao. Matokeo yake, wanaweza kutumika katika nyaya na pulsating au moja kwa moja sasa.

Kifaa cha capacitor ya elektroliti ya alumini.

Ili kujua jinsi capacitors za elektroliti za alumini hufanya kazi, wacha tutoe moja yao. Picha inaonyesha sampuli iliyotenganishwa yenye uwezo wa 470 µF na voltage iliyokadiriwa ya 400V.

Niliichukua kutoka kwa duka la masafa ya viwandani. Lazima niseme, capacitor nzuri sana na ESR ya chini.

Capacitor ina sahani mbili nyembamba za alumini ambazo miongozo imeunganishwa. Karatasi imewekwa kati ya sahani za alumini. Inatumika kama dielectric. Lakini sio hivyo tu. Katika kesi hii, matokeo ni capacitor ya kawaida ya karatasi yenye uwezo mdogo.

Ili kupata uwezo mkubwa na kupunguza ukubwa wa kifaa kilichomalizika, karatasi huingizwa na electrolyte. Katika picha unaweza kuona elektroliti ya manjano chini ya glasi ya alumini.

Ifuatayo, karatasi iliyoingizwa na electrolyte imewekwa kati ya sahani za alumini. Kama matokeo ya michakato ya electrochemical, foil ya alumini ni oxidized chini ya hatua ya electrolyte. Safu nyembamba ya oksidi huunda juu ya uso wa foil - oksidi ya alumini (Al 2 O 3). Kwa kuonekana, unaweza kuamua kwa urahisi upande wa bitana na safu nyembamba ya oksidi - ni giza.

Oksidi ya alumini ni dielectri bora na ina mali ya conductivity ya njia moja. Kwa hiyo, capacitors electrolytic ni polar na inaweza tu kufanya kazi katika nyaya na pulsating au moja kwa moja sasa.

Ni nini hufanyika ikiwa voltage ya polarity ya nyuma inatumiwa kwa capacitor ya electrolytic?

Ikiwa hii itatokea, mmenyuko wa umeme wa vurugu utaanza, ambao unaambatana na joto kali. Electrolyte huchemka mara moja na capacitor "bangs". Ndiyo maana wakati wa kufunga capacitor vile katika mzunguko, lazima uangalie kwa ukali polarity ya uhusiano wake.

Mbali na oksidi ya alumini (Al 2 O 3), shukrani ambayo inawezekana kuzalisha capacitors na uwezo mkubwa wa umeme, tricks nyingine hutumiwa kuongeza uwezo na kupunguza ukubwa wa bidhaa ya kumaliza. Inajulikana kuwa uwezo hautegemei tu unene wa safu ya dielectri, lakini pia kwenye eneo la sahani. Ili kuiongeza, njia ya etching hutumiwa, sawa na ile amateurs wa redio hutumia katika mazoezi yao kutengeneza bodi za mzunguko zilizochapishwa. Grooves ni etched juu ya uso wa bitana alumini. Vipimo vya grooves hizi ni ndogo na kuna mengi yao. Kwa sababu ya hii, eneo la kazi la upandaji huongezeka, na, kwa hivyo, uwezo.

Ukitazama kwa makini, unaweza kuona mistari isiyoonekana kwenye bitana ya alumini, kama vile nyimbo kwenye rekodi ya gramafoni. Hizi ni grooves sawa.

Katika capacitors zisizo za polar electrolytic, sahani zote za alumini ni oxidized. Matokeo yake, inakuwa isiyo ya polar.

Makala ya matumizi ya capacitors electrolytic.

Ni rahisi kutambua kwamba capacitors nyingi za radial electrolytic zina notch ya kinga juu ya mwili wa cylindrical - valve.

Ukweli ni kwamba ikiwa voltage mbadala inatumiwa kwa electrolyte, capacitor inakuwa moto sana na electrolyte kioevu huanza kuyeyuka, kuweka shinikizo kwenye kuta za kesi. Kwa sababu ya hii, inaweza "pop". Kwa hiyo, valve ya kinga imewekwa kwenye nyumba ili chini ya ushawishi wa shinikizo la ziada inafungua na kuzuia "mlipuko" wa capacitor, ikitoa electrolyte ya kuchemsha nje.

"Ilipuka" capacitor electrolytic

Hapa ndipo utawala unatoka, ambao lazima uzingatiwe wakati wa kujitegemea kutengeneza umeme na kutengeneza vifaa vya redio. Wakati wa kuchunguza malfunction, pamoja na wakati wa kugeuka kifaa chini ya ujenzi au ukarabati kwa mara ya kwanza, ni muhimu kuweka umbali kutoka kwa capacitors electrolytic. Ikiwa hitilafu ilifanywa wakati wa kusanyiko katika mzunguko, na kusababisha overestimation ya upeo wa voltage ya uendeshaji wa capacitor, au yatokanayo na sasa mbadala, capacitor itakuwa joto na "pop". Wakati huo huo, valve ya usalama itafanya kazi, na electrolyte itapasuka chini ya shinikizo. Electrolyte haipaswi kuruhusiwa kugusana na ngozi, chini ya macho!

Kushindwa kwa capacitor electrolytic sio kawaida. Kwa kuonekana kwake, unaweza kuamua mara moja malfunction yake. Hapa kuna mifano michache tu. Capacitors hizi zote ziliteseka kutokana na kuzidi voltage inaruhusiwa.

Amplifier ya gari. Kama unaweza kuona, safu nzima ya elektroliti kwenye kichungi cha kuingiza "imejitokeza". Inavyoonekana 24V ilitolewa kwa amplifier badala ya 12 inayohitajika.

Ifuatayo - mwathirika wa "shambulio la mtandao". Voltage katika mtandao wa umeme wa 220V iliruka kwa kasi kutokana na icing ya pembejeo. Matokeo yake, ugavi wa umeme wa laptop haufanyiki kabisa. Kondik aliacha tu mvuke. Noti kwenye mwili imefunguliwa.

Kicheko kidogo.

Nakumbuka kwamba wakati wa siku zangu za wanafunzi kulikuwa na mchezo maarufu. Capacitor ya electrolytic ilichukuliwa, waya ziliuzwa kwa vituo vyake, na kwa fomu hii capacitor iliunganishwa kwa muda mfupi na taa ya umeme ya 220-volt. Ni kushtakiwa, kukusanya malipo. Zaidi ya hayo, kwa ajili ya "furaha," hitimisho za conductor ziliguswa kwa mikono ya mtu asiye na wasiwasi. Yeye, kwa kawaida, hashuku chochote na anapigwa na mshtuko mdogo wa umeme. Kwa hiyo, kufanya hivi ni hatari sana!

Kama ninakumbuka sasa, kabla ya kuanza kwa mazoezi, bwana mkuu alikataza kabisa furaha hii, akisema kwamba kulikuwa na kesi wakati mkono wa mvulana ulijeruhiwa vibaya wakati aliamua "kumshutumu" capacitor ya electrolytic kutoka kwa 220 V ya capacitor hakuweza kuhimili kutumika alternating voltage , ililipuka katika mkono wake!

Capacitor electrolytic inaweza kuhimili majaribio kadhaa ya "majaribio" ya malipo kutoka kwa mtandao, lakini inaweza kupasuka wakati wowote. Yote inategemea muundo wa capacitor na voltage iliyowekwa. Taarifa hii inatolewa tu ili kuonya juu ya hatari kubwa ya majaribio hayo, ambayo yanaweza kuishia kwa huzuni.

Wakati wa kutengeneza vifaa vya redio, usisahau kwamba baada ya kuzima kifaa, capacitors electrolytic huhifadhi malipo ya umeme kwa muda fulani. Wanapaswa kuachiliwa kabla ya kufanya kazi. Hii inafaa kuzingatia wakati wa kutengeneza kila aina ya vifaa vya kubadilisha nguvu na viboreshaji, capacitors za elektroliti ambazo zina uwezo mkubwa na voltage ya kufanya kazi inayofikia volts 100 - 400.

Ikiwa unagusa vituo vyake kwa bahati mbaya, unaweza kupata mshtuko usio na furaha wa umeme. Wakati mwingine baada ya matukio hayo unaweza kuona kuchomwa kidogo kwa ngozi ambapo electrodes hugusa. Jinsi ya kutekeleza capacitor kabla ya kufanya kazi au vipimo tayari imetajwa katika makala jinsi ya kuangalia capacitor.

Vipimo vya elektroliti zenye nguvu zenye uwezo wa 10,000 µF. katika usambazaji wa nguvu wa amplifier ya Marantz

Wakati wa kutumia capacitors electrolytic, ni muhimu kukumbuka kuwa voltage ya uendeshaji juu yao lazima ifanane na 80% ya voltage ya uendeshaji iliyopimwa. Sheria hii inafaa kuzingatia ikiwa unataka kuhakikisha operesheni ndefu na thabiti ya capacitor. Kwa hiyo, ikiwa katika mzunguko voltage ya volts 50 inatumiwa kwa capacitor, basi inapaswa kuchaguliwa kwa voltage ya uendeshaji ya volts 63 au zaidi. Ikiwa utaweka capacitor na voltage ya chini ya uendeshaji, hivi karibuni itashindwa.

Kama sehemu nyingine yoyote ya redio, capacitor electrolytic ina kiwango cha joto kinachokubalika cha kufanya kazi. Kizingiti cha juu kawaida huonyeshwa kwenye mwili wake, kwa mfano +85 au +105.

Kwa mifano tofauti ya capacitors, aina ya joto ya uendeshaji inaweza kupanua kutoka -60 hadi +85 0 C. Au kutoka -25 hadi +105 0 C. Zaidi hasa, unaweza kujua kiwango cha joto kinachoruhusiwa kwa bidhaa fulani kutoka kwa nyaraka za ni.

Kwa kuwa capacitors electrolytic ina electrolyte kioevu, hukauka kwa muda. Katika kesi hii, uwezo wake umepotea. Ndiyo sababu haipendekezi kuwekwa karibu na vipengele vya moto sana, kwa mfano, radiators za baridi, au katika kesi isiyo na hewa ya kutosha.

Ni muhimu kuzingatia ukweli kwamba electrolytes ni kisigino cha Achilles cha umeme wowote. Kutokana na uzoefu wangu mwenyewe, nitasema kuwa hii ni moja ya sehemu zisizoaminika, za chini na, wakati huo huo, sehemu za gharama kubwa. Ubora kwa kiasi kikubwa inategemea mtengenezaji. Lakini hayo ni mazungumzo mengine.

Mbali na capacitors electrolytic, unaweza pia kupata kipengele kingine katika vifaa, ambayo ina uwezo mkubwa zaidi na vipimo vidogo kuliko electrolyte classic. Hii -

ni sehemu ya umeme (ya kielektroniki) inayojumuisha makondakta (sahani) mbili zinazotenganishwa na safu ya dielectric. Kuna aina nyingi za capacitors. Wao hugawanywa hasa kulingana na nyenzo ambazo sahani hufanywa na aina ya dielectri inayotumiwa kati yao.

Aina za capacitors

Karatasi na chuma-karatasi capacitors

Katika capacitor ya karatasi, dielectri inayotenganisha sahani za foil ni karatasi maalum ya capacitor. Katika umeme, capacitors karatasi inaweza kutumika katika mzunguko wa chini-frequency na high-frequency nyaya.

Capacitors ya karatasi ya chuma iliyofungwa, ambayo badala ya foil (kama katika capacitors ya karatasi) hutumia uwekaji wa utupu wa chuma kwenye dielectri ya karatasi, ina insulation bora ya umeme na kuongezeka kwa uwezo maalum.

Capacitor ya karatasi haina nguvu kubwa ya mitambo, kwa hivyo kujazwa kwake kunawekwa kwenye kesi ya chuma, ambayo hutumika kama msingi wa mitambo ya muundo wake.

Electrolytic capacitors

Katika capacitors electrolytic, tofauti na capacitors karatasi, dielectric ni safu nyembamba ya oksidi chuma sumu electrochemically juu ya bima chanya ya chuma sawa.

Kifuniko cha pili ni electrolyte ya kioevu au kavu. Nyenzo zinazounda electrode ya chuma katika capacitor electrolytic inaweza kuwa, hasa, alumini na tantalum. Kijadi, katika jargon ya kiufundi, "electrolyte" inahusu capacitors alumini na electrolyte kioevu.

Lakini, kwa kweli, capacitors electrolytic pia ni pamoja na capacitors tantalum na electrolyte imara (wao ni chini ya kawaida na electrolyte kioevu). Karibu wote capacitors electrolytic ni polarized, na kwa hiyo wanaweza tu kufanya kazi katika nyaya DC voltage wakati kudumisha polarity.

Katika tukio la kugeuka kwa polarity, mmenyuko wa kemikali usioweza kurekebishwa unaweza kutokea ndani ya capacitor, na kusababisha uharibifu wa capacitor, hata kwa uhakika wa mlipuko wake kutokana na gesi iliyotolewa ndani yake.

Capacitors electrolytic pia ni pamoja na kinachojulikana supercapacitors (ionistors) na uwezo wa umeme ambayo wakati mwingine hufikia Farads elfu kadhaa.

Alumini Electrolytic Capacitors

Alumini hutumiwa kama electrode chanya. Dielectric ni safu nyembamba ya trioksidi ya alumini (Al 2 O 3),

Sifa:

• fanya kazi kwa usahihi tu kwa masafa ya chini;
• kuwa na uwezo mkubwa.

Inaainishwa na uwiano wa juu wa uwezo kwa ukubwa: Vipimo vya umeme kwa kawaida huwa vikubwa, lakini aina nyingine ya capacitor yenye uwezo sawa na voltage ya kuvunjika itakuwa kubwa zaidi kwa ukubwa.

Wao ni sifa ya mikondo ya juu ya uvujaji na wana upinzani wa chini na inductance.

Tantalum capacitors electrolytic

Hii ni aina ya capacitor electrolytic ambayo electrode ya chuma hutengenezwa kwa tantalum, na safu ya dielectric huundwa na tantalum pentoxide (Ta 2 O 5).

Sifa:

• upinzani mkubwa kwa mvuto wa nje;
• saizi ya kompakt: kwa ndogo (kutoka kwa microfarads mia kadhaa), saizi inalinganishwa na au ndogo kuliko ile ya capacitors ya alumini na voltage ya juu ya kuvunjika;
• uvujaji wa sasa wa chini ikilinganishwa na capacitors za alumini.

Capacitors ya polymer

Tofauti na vidhibiti vya kawaida vya kielektroniki, vidhibiti vya kisasa vya hali dhabiti vina dielectri ya polima badala ya filamu ya oksidi inayotumika kama kitenganishi cha sahani. Aina hii ya capacitor sio chini ya uvimbe na uvujaji wa malipo.

Tabia za kimwili za polymer huchangia ukweli kwamba capacitors vile ni sifa ya sasa ya juu ya pulse, upinzani wa chini sawa na mgawo wa joto la utulivu hata kwa joto la chini.

Vibanishi vya polima vinaweza kuchukua nafasi ya capacitors za elektroliti au tantalum katika saketi nyingi, kama vile vichungi vya kubadilisha vifaa vya umeme, au katika vibadilishaji vya DC-DC.

Filamu capacitors

Katika aina hii ya capacitor, dielectric ni filamu ya plastiki, kwa mfano, polyester (KT, MKT, MFT), polypropylene (KP, MKP, MFP) au polycarbonate (KC, MKC).

Electrodes zinaweza kuwekwa kwenye filamu hii (MKT, MKP, MKC) au kufanywa kwa namna ya karatasi tofauti ya chuma, iliyojeruhiwa kwenye roll au kushinikizwa pamoja na filamu ya dielectric (KT, KP, KC). Nyenzo za kisasa za filamu ya capacitor ni polyphenylene sulfide (PPS).

Sifa za jumla za capacitors za filamu (kwa aina zote za dielectri):

• kazi vizuri kwa sasa ya juu;
• kuwa na nguvu ya juu ya mvutano;
• kuwa na uwezo mdogo;
• kiwango cha chini cha uvujaji wa sasa;
• kutumika katika nyaya resonant na RC snubbers.

Aina za filamu ni tofauti:

• mali ya joto (ikiwa ni pamoja na ishara ya mgawo wa joto wa uwezo, ambayo ni hasi kwa polypropen na polystyrene, na chanya kwa polyester na polycarbonate)
• joto la juu la uendeshaji (kutoka 125 °C kwa polyester na polycarbonate, hadi 100 °C kwa polypropen na 70 °C kwa polystyrene)
• upinzani dhidi ya kuvunjika kwa umeme, na kwa hiyo voltage ya juu ambayo inaweza kutumika kwa unene fulani wa filamu bila kuvunjika.

Capacitors kauri

Aina hii ya capacitor inafanywa kwa namna ya sahani moja au safu ya sahani kutoka kwa nyenzo maalum za kauri. Electrodes ya chuma hupunjwa kwenye sahani na kushikamana na vituo vya capacitor. Vifaa vya kauri vinavyotumiwa vinaweza kuwa na mali tofauti sana.

Tofauti ni pamoja na, kwanza kabisa, anuwai ya viwango vya upenyezaji wa umeme (hadi makumi ya maelfu), na thamani hii inapatikana tu katika vifaa vya kauri.

Thamani hiyo ya juu ya upenyezaji inafanya uwezekano wa kuzalisha capacitors kauri (multilayer) ya ukubwa mdogo, uwezo ambao unaweza kushindana na uwezo wa capacitors electrolytic, na wakati huo huo kufanya kazi na polarization yoyote na ni sifa ya kuvuja kidogo.

Nyenzo za kauri zina sifa ya utegemezi mgumu na usio wa mstari wa vigezo juu ya joto, mzunguko, na voltage. Kutokana na ukubwa mdogo wa kesi, aina hii ya capacitor ina muundo maalum.

Capacitors ya dielectric ya hewa

Hapa dielectric ni hewa. Capacitors vile hufanya kazi vizuri kwa masafa ya juu, na mara nyingi hutengenezwa kama capacitors variable (kwa ajili ya kurekebisha).